《生物膜的流动镶嵌模型》教学设计.doc

生物膜的流动镶嵌模型教学设计1 内容分析生物膜的流动镶嵌模型为人教版高中生物必修1分子与细胞中的第四章细胞的物质输出与输入的第二节的内容。本节是在学生学习前面第一节物质跨膜运输的实例后对生物膜的结构进一步的研究，同时也解释了物质可以跨过生物膜的原因。同时还为第三节物质跨膜运输的方式的学习打下基础 。本章的学习起着承上启下的作用，从功能结构功能的关系，将本章的三节内容紧密的联系在一起。即符合学生的一般认知规律，同时也符合新课标的倡导探究性学习及提高生物科学素养。本节的教学内容包括：生物膜结构的探索历程和流动镶嵌模型的基本内容。其中的“生物膜结构的探索历程”隐含的科学研究的方法与过程，同时渗透生物科学史的教育理念，也是培养学生科学研究能力的很好的载体。“生物膜的流动镶嵌模型的基本内容”：在众多对细胞膜结构的假说中，细胞膜的流动镶嵌模型是目前人们普遍认同的，能较好地解释人们对细胞膜功能的认识，学生必须展开想象力，通过制作模型等，构建细胞膜的空间立体结构，理解和掌握生物膜的流动镶嵌模型的基本要点1-2。2 教学目标以新课程标准的基本理念作为总的指导思想，根据内容标准的具体要求，制定出本节2.1 知识目标：通过分析科学家建立生物膜模型的过程，阐明科学发现的一般规律（理解水平）；举例说明生物膜具有流动性特点（理解水平）；简述生物膜的流动镶嵌模型的基本内容（了解水平）。2.2 能力目标：通过分析科学家建立生物膜模型的过程，训练严密的逻辑思维能力，观察能力，提高生物学素养（独立操作水平）；发挥空间想象力，通过制作模型，构建细胞膜的空间立体结构（独立操作水平）。2.3情感目标：利用生物膜结构的探索历程进行科学发展史教育，体验科学发现之美，形成积极探索、勇于进取的求知精神和追求真理的良好意志品质。3 重点难点3.1 重点：流动镶嵌模型的基本内容是本节课的重点。3.2 难点分析：探讨建立生物膜模型的过程如何体现结构与功能相适应的观点。物质结构是实体，而功能是比较抽象的。在教学中要体现结构与功能相适应的观点，学生不仅相关知识扎实，而且想象能力要求也比较高。4教学资源 学生的学案（附件一）；本实验涉及到的6个实验的展板;制作生物膜模型的材料（两份中药丸的球形蜡壳用电线穿好的磷脂单分子层，和若干个用泡沫塑料加工成的各种形状的蛋白质）；教学的课件及鼠细胞融合实验和流动镶嵌模型的Flash动画。活动地点为课室。5教学思路对于高一的学生来说，对生物膜已经不陌生，及对物质跨膜运输的现象有了相当的掌握了解，但对于生物膜为什么有半透性及生物膜的结构还是很不清楚的。可以用学生这种好奇心理对本节课的生物膜结构及功能的授课。创设情境引领探究，通过带领学生参观生物膜的结构探索历史博物馆,使学生充分了解科学家发现细胞膜结构的艰辛历程和跟好的掌握生物膜的结构和功能的，把学生的感性认识进一步上升到理性认识。通过思考提问，讨论，回顾相关知识，提升学习能力，通过科学发现过程揭示生物膜的结构并用于制作生物膜模型，学会活学活用，独立解决与本节内容有关的实际问题。本节教学的流程:教师课前将班级分为七个小组，每个小组选出小组长，同时每个小组负责一个展馆。一展馆就是一个科学家发现生物膜结构的实验内容。一共有七个展馆，将课桌分成七个区，一个区为一个展馆。学生可拿着教师的给出的学案自行参观，或是跟着教师的教学思路走。6教学过程6.1 复习导入，引起兴趣师：大家上节课做实验都非常认真，实验结果也很不错。请同学们回忆上节课一下前面做的质壁分离的实验现象。为什么植物细胞分生质壁分离？生:因为生物膜具有半透性、弹性师：那么同学们知不知道生物膜为什么具有以上的特性，细胞膜对物质的选择性吸收是否与其特定的结构相关？细胞膜结构是怎样的呢？生：思考、讨论、回答(生物膜中有一些分子物质能控制物质进出)6.2 进入探索生物膜的结构历史博物馆，讲授新课3师：大家的讨论非常热烈，那么接下来让我们通过参观对生物膜的结构历史博物馆来验证刚刚所回答的问题结果和否符合现实。随着历史的步伐走，教师带这同学们来到博物馆1号。【博物馆展区1号E.Overton实验】展板1内容：1895年，E.Overton选用500多种化学物质对植物细胞膜的通透性进行上万次的研究。发现：凡是可溶于脂质的物质，比不溶于脂质的物质更容易穿过细胞膜。问题1：根据根据E.Overton所观察到的实验现象，你们能得出什么结论?问题2：科学家得出的结论是通过对现象的推理还是通过对膜成分的提取与鉴定的。首先由负责的小组代表，向大家介绍E.Overton的实验内容，接着在按照问题1、2的顺序想通提问；学生自主思考讨论回答上面的问题；教师在一旁指导。在到博物馆展区2号时，教师：既然我们是根据现象做出假设，接下来就是对假设进行验证。【博物馆展区2号红细胞膜的提取实验】展板2内容：20世纪初，科学家将细胞膜从哺乳动物的红细胞中分离出来，发现细胞不但会被溶解脂质的物质溶解，也会被蛋白酶（能专一地分解蛋白质的物质）分解。 问题1：你能推测出什么结论？问题2：请大家回忆一下以前提出动物细胞膜的实验，思考为什么要用红细胞膜来进行分析膜的成分？方法与前面的一样。学生参观完展区2后，教师说现在我们知道细胞膜的组成，但其这些物质到底是怎么在膜上排列还是不清楚，我的科学探究还没有结束，接下来让我们到下一个展区参观。【博物馆展区3号E.Gorter和F.Grendel实验】展板3内容：1925年，两位荷兰科学家E.Gorter和F.Grendel作了丙酮抽提红细胞膜脂质实验：将抽提出的脂质在空气水界面上铺成单分子层，测得其分子所占的面积相当于所用的红细胞表面积的2倍。问题1：你能推测出什么结论？（细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层）问题2：提示：生物膜中的脂质，后来确定为磷脂（展示磷脂分子的结构特点，指出磷脂分子亲水性头部和疏水性尾部）现在请大家运用相关的化学知识，解释为什么磷脂在空气水界面上铺展成单分子层，而科学家如何从这一现象推导出“脂质在细胞膜中必然排列为连续的两层”这一结论。方法与前面一样。参观完展区3后，教师进行点评和小结。从上面的三个实验，我们可以看到膜的成分和结构的初步阐明是通过“提出假设”后进行实验验证的。但提出假设不是随便猜想的，而是根据实验现象和有关知识提出的，同时还需要严谨的推理和大胆的想象。过度提问：除了脂质外，蛋白质也是细胞膜的成分。那么，蛋白质位于细胞膜的什么位置？【博物馆展区4号J.D.Robertsen实验】展板4内容：直到50年代，电子显微镜诞生后，在1959年，J.D.Robertsen根据电镜下观察到的细胞膜暗亮暗的三层结构，提出单位膜结构模型。问题1：单位膜的结构的组要内容是什么？问题2：这个理论完整吗？方法同上教师：随着新的技术手段不断运用到生物膜的研究。这一理论提出后，很快被反对。膜蛋白并不是全部平铺在脂质表面，有的蛋白质是嵌在脂质双分子层中。这告诉我们什么？生：理论是在实践中证明的，理论是不断发展的。师：那么接下来让我们见证真理是怎样被支持的，还有蛋白质这样的结构有什么好出。【博物馆展区5号L.D.Frye和H.Edidin实验】展板5内容：1970年L.D.Frye和H.Edidin的人鼠细胞融合实验的实验示意图及实验解释。实验解释：融合后的细胞一半发红色荧光，另一半发绿色荧光。将细胞放在 37培养40min后，两种颜色均匀分布在融合后的生物膜表面。用发红问题1：该实验表明什么？ 为了学生更好的了解L.D.Frye和H.Edidin的人鼠细胞融合实验的实验，教师或小组负责人到多媒体讲台出将这个实验的动画展现给学生及解释。【博物馆展区6号流动镶嵌模型】展板内容：1972年桑格和尼克森提出的流动镶嵌模型示意图及动画。问题1：细胞膜的组成成分？问题2：细胞膜的基本支架是什么？问题3：蛋白质分子在磷脂双分子层上如何排布？问题4：:细胞膜的结构和功能特点？（提示： 生物膜中的蛋白质是可以运动的，并进一步说明磷脂分子也是可以运动的）问题5：那么细胞上的蛋白质是怎样识别物质的？6. 从历史回到现实生活，活学活用在学生逛完后，教师要求学生安静下来，教师做到讲台上通过多媒体打开预先做好的膜的流动镶嵌模型动画，并对本实验进行讲解。【博物馆展区7号动手细胞膜的流动镶嵌模型】展板7内容：既然大家都已经了解到细胞膜的结构，那么接下来让我们来制作生物膜模型。材料：由包裹中药丸的球形蜡壳用电线穿好的磷脂单分子层，和用泡沫塑料加工成的各种形状的蛋白质，请你思考后制作